CN107051344A - 一种调温变色胶囊及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种调温变色微胶囊的制备方法，包括以下步骤：1)按质量计，将150份储能材料、10～200份异氰酸酯单体、10～500份光致变色化合物，搅拌均匀得到油相溶液；2)将所述油相溶液加入到10～50份二元醇单体、300～2000份浓度为0.1～50wt％的乳化剂水溶液中，剪切乳化得到水包油型乳液；3)将所述水包油型乳液在搅拌、加热条件下反应1～600min，即得到富含所述调温变色胶囊的悬浮液；4)即将富含所述光致变色胶囊的悬浮液经过滤、洗涤、干燥后可得到调温变色胶囊粉末。该发明合成工艺简单，耗能低，对设备要求低，反应条件容易控制，具有规模化生产的前景。

Description

一种调温变色胶囊及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种胶囊的制备方法，特别是涉及一种调温变色胶囊的制备方法。
背景技术
胶囊是以一种微小“容器”，容器内装有染料、香精、油墨、药物等液态或固态物质，用于保护或控制释放囊芯物质等，实现了囊芯物质的永久固态化。根据粒径可以划分为：粒径小于1μm的纳米胶囊、粒径在1～1000μm的微胶囊和粒径大于1mm的大胶囊。它们的应用范围覆盖了医药、食品、涂料、农药、粘合剂、油墨以及纺织染整等领域。目前胶囊的功能太过单一，只能在某些特定的情境下使用，使用范围十分有限。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种调温变色微胶囊的制备方法，该方法通过界面聚合法将储能材料与光致变色材料作为芯材一起包覆形成胶囊，使合成的胶囊具备光致变色功能的同时兼具储能功能。采用此法制备的胶囊与传统技术相比，具有以下优点及特性：有效地将光致变色技术与相变储能调温微胶囊技术相结合，光致变色后的颜色加深，这能使胶囊更多吸收太阳能，并储存起来在适合的温度下释放。制备调温变色微胶囊，尺寸可控并具有单分散性，其耐热性能、耐候性能要好于传统的只以光致变色材料为芯材的微胶囊，更能满足一些对耐热性、需储能要求较高的领域的应用；而与纯粹的储能胶囊相比，光致变色材料的加入能够有效地显示出该种胶囊的使用状态，拓宽了其应用范围。
ZL200810057392公开了一种光致变色微胶囊的制备方法，该方法制备出的光致变色微胶囊只具有变色的单一功能，不具有调温的功能，使其的适用范围受到了很大的限制。
一种调温变色胶囊的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量计，将150份储能材料、10～200份异氰酸酯单体、10～500份光致变色化合物，搅拌均匀得到油相溶液；
2)将所述油相溶液加入到10～50份二元醇单体、300～2000份浓度为0.1～50wt％的乳化剂水溶液中，剪切乳化得到水包油型乳液；
3)将所述水包油型乳液在搅拌、加热条件下反应1～600min，即得到富含所述调温变色胶囊的悬浮液；
4)即将富含所述光致变色胶囊的悬浮液经过滤、洗涤、干燥后可得到调温变色胶囊粉末。
其中，所述储能材料为脂肪酸脂、烷烃、卤化烷烃；
所述异氰酸酯单体为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯；
所述二元醇单体为聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇800、聚氧化丙烯二醇400、聚氧化丙烯二醇600、聚氧化丙烯二醇700等中任一种；
所述乳化剂为聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、山梨糖醇酐油酸酯、乳化剂OP10、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、苯乙烯马来酸酐共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚、土耳其红油、烷基苯磺酸钠、海藻酸丙二酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、烷基硫酸钠或拉开粉。
所述异氰酸酯单体的官能度为2～3的异氰酸酯单体或官能度为2～3的异氰酸酯单体的混合物。
所述卤化烷烃为氯化十八烷或氯化十六烷；
所述光致变色化合物为螺噁嗪、螺吡喃、硫代靛兰染料、氧蔡烯酮、喹诺酮、蒽酮、芳基毗咯、氮丙咙中任一种或几种混合物。
所述胶囊的粒径范围在10nm～10mm。
该方法可控性好，同时合成工艺简单，耗能低，对设备要求低，具有规模化生产的前景，可以同时封装具有储能调温功能的相变材料与光致变色等物质，即可用于节能保温领域，又可用于光致变色领域，有广大的市场前景与应用范围。
附图说明
图1为实施例1制得的调温变色胶囊表面形貌图；
图2为实施例1制得的调温变色胶囊DSC图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例1
将15g棕榈酸乙酯、7g异佛尔酮二异氰酸酯、5g螺吡喃类光致变色化合物搅拌均匀，得到油相溶液；将3g聚乙二醇400、150g水、5g浓度为19％的苯乙烯马来酸酐共聚物钠盐搅拌均匀，得到水相溶液；将此油相溶液加入水相溶液中，然后在5000rpm转速下高速乳化10分钟，制得稳定的水包油型乳液。将上述水包油型乳液转移至石英三口烧瓶中，逐滴加入二乙烯三胺，50℃下搅拌反应4h即可得到调温变色胶囊悬浮液，将此调温变色胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥即得调温变色胶囊。
本实施例制得的调温变色胶囊形貌如图1所示，从图1可知，本实施例制得的调温变色胶囊表面光滑致密，呈规整的圆球状。利用红外光谱分析实施例1中制得的胶囊，发现2260cm-1附近的-NCO键吸收峰在胶囊谱图中基本消失，表明成壁单体已经几乎反应完全，且胶囊谱图中在720cm-1出现了表征≥4个CH2的特征峰，表明棕榈酸乙酯已经被包裹在胶囊内。用DSC测试胶囊的升降温曲线，在22℃附近出现了吸热峰，这也表明胶囊内含有棕榈酸乙酯。除此以外，我们还用紫外灯照射胶囊，胶囊由粉红变色为紫色，表明胶囊内含有光致变色化合物。综上，观察胶囊内部结构，发现胶囊为单一核壳结构，胶囊粒径分布在10nm～10mm区间内。
实施例2
将20g硬脂酸丁酯、10g甲苯二异氰酸酯、蒽酮类光致变色化合物混合均匀，得到油相溶液；将3g聚乙二醇400、150g水、5g浓度为19％的苯乙烯马来酸酐共聚物钠盐搅拌均匀，得到水相溶液；将此油相溶液加入水相溶液中，在10000rpm条件下高速乳化30分钟，得到平均粒径为3μm的水包油型乳液。反应1.5h可得到调温变色胶囊悬浮液，将此调温变色胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥即得调温变色胶囊，用扫描电镜观察样品形貌及结构，球形胶囊粒径大部分分布在1～78μm。
实施例3
将200g石蜡、100g异佛尔酮二异氰酸酯、吡啶类光致变色化合物混合均匀，得到油相溶液；将40g聚乙二醇200、1500g水、50g浓度为19％的聚乙烯吡咯烷酮搅拌均匀，得到水相溶液；将此油相溶液加入水相溶液中，在7000rpm条件下高速乳化30分钟，得到水包油型乳液。反应4h可得到调温变色胶囊悬浮液，将此调温变色胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥即得调温变色胶囊，用扫描电镜观察样品形貌及结构，胶囊为规则球形，并具有核壳结构，用DSC测试胶囊的升降温曲线，胶囊在28℃左右附近出现吸热峰，表明胶囊内含有石蜡，证明该胶囊成功制备。
实施例4
将10g正十八烷、5g 4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯、吡啶类光致变色化合物混合均匀，得到油相溶液；将3g聚乙二醇100、150g水、5g浓度为19％的苯乙烯马来酸酐共聚物钠盐搅拌均匀，得到水相溶液；将此油相溶液加入水相溶液中，在5000rpm条件下高速乳化30分钟，得到水包油型乳液。反应0.5h可得到调温变色胶囊悬浮液，将此调温变色胶囊悬浮液经过滤、洗涤、干燥即得调温变色胶囊，用扫描电镜观察样品形貌及结构，胶囊为规则球形，并具有核壳结构，用DSC测试胶囊的升降温曲线，胶囊在30℃左右附近出现吸热峰，这表明胶囊内含有正十八烷，表明该微胶囊已成功制备。

Claims (7)

1.一种调温变色胶囊的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)按质量计，将150份相变储能材料、10～200份异氰酸酯单体、10～500份光致变色化合物，搅拌均匀得到油相溶液；
2)将所述油相溶液加入到10～50份二元醇单体、300～2000份浓度为0.1～50wt％的乳化剂水溶液中，剪切乳化得到水包油型乳液；
3)将所述水包油型乳液在搅拌、加热条件下反应1～600分钟，即得到含有所述调温变色胶囊的悬浮液；
4)将所述胶囊的悬浮液进行抽滤、洗涤、干燥得到胶囊粉末。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯单体的官能度为2～3的异氰酸酯单体(低聚物)或官能度为2～3的异氰酸酯单体的混合物。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述储能材料为脂肪酸脂、烷烃、卤化烷烃中任一种或几种混合物。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述二元醇单体为聚乙二醇200、聚乙二醇300、聚乙二醇400、聚乙二醇800、聚氧化丙烯二醇400、聚氧化丙烯二醇600、聚氧化丙烯二醇700等中任一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述异腈酸酯单体为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯中任一种或多种混合物。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光致变色化合物为螺噁嗪、螺吡喃、硫代靛兰染料、氧蔡烯酮、喹诺酮、蒽酮、芳基毗咯、氮丙咙中任一种或几种混合物。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述卤化烷烃为氯化十八烷或氯化十六烷。
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